[发明专利]离子源、等离子体室以及调整等离子体的体积的方法

说明书

本发明提供一种离子源、等离子体室以及调整等离子体的体积的方法。离子源包括：等离子体室，具有在第一端壁与第二端壁之间延伸的纵向轴线；以及射频天线，邻近等离子体室内的等离子体，其中射频天线被配置成向等离子体提供射频能量。离子源可还包括端板，端板邻近第一端壁设置在等离子体室内，端板被沿纵向轴线在第一位置与第二位置之间致动，以调整等离子体的体积。通过提供可致动端板及射频天线，可对等离子体特性进行动态控制以影响离子源特性，例如离子物质的组成，包括亚稳态中性粒子。

本发明是一件分案申请，原申请的申请日为：2017年10月26日；原申请号为：201780067863.2；原发明创造名称为：离子源、等离子体室以及调整等离子体的体积的方法。

技术领域

本公开大体来说涉及离子源，且更具体来说，涉及具有用于动态地修改等离子体室体积的组件的离子源、等离子体室以及调整等离子体的体积的方法。

背景技术

离子植入是通过轰击(bombardment)将掺杂剂或杂质引入到衬底中的工艺。在半导体制造中，引入掺杂剂是为了改变电学性质、光学性质或机械性质。举例来说，掺杂剂可被引入到本征(intrinsic)半导体衬底中以改变衬底的导电性类型及导电性水平。在制造集成电路(integrated circuit，IC)时，精确的掺杂分布会改善集成电路性能。为了实现特定的掺杂分布，可以各种剂量及各种能级以离子形式植入一种或多种掺杂剂。

离子植入机的束线组件(beam line component)可包括：一系列电极，被配置成从源室提取离子；质量分析仪，配置有特定的磁场，只有具有希望的质量对电荷比率(mass-to-charge ratio)的离子才被允许通过所述分析仪；以及校正磁体(corrector magnet)，被配置成提供带状束以将离子植入到目标衬底中，所述带状束被引导到几乎相对于离子束正交的台板(platen)。当离子与衬底中的原子核及电子碰撞时，离子会失去能量，且离子会基于加速度能量而在衬底内在希望深度处停止移动。植入到衬底中的深度是在源室中所产生的离子的离子能量及质量的函数。在一些方式中，可在衬底中掺杂砷或磷来形成n型区，且可在衬底中掺杂硼、镓或铟来生成p型区。

可采用各种类型的离子源来将馈送气体离子化。可基于期望的等离子体类型以及植入到目标衬底中的相关联的离子束分布来选择这些离子源。一种类型的离子源是在源室中使用间接加热式阴极(indirectly heated cathode，IHC)来将馈送气体离子化的热阴极离子源。另一种类型的离子源是在源室中使用射频(radio frequency，RF)线圈通过电磁感应来激发馈送气体的电感耦合式射频等离子体离子源。介电射频窗口在一些情况下在大气压力下将源室的内部与射频线圈隔开。可对向射频线圈递送的功率进行调整，以控制等离子体的密度及所提取的离子束电流。由于例如单原子离子物质的低的分级(fractionation)、低功率密度及低温操作等固有弱点，射频离子源面临挑战。

发明内容

根据以上说明可见，需要用于通过将端板及射频天线定位在等离子体室的所选轴向位置处来动态地修改射频离子源中的等离子体特性的系统及方法。在一种方式中，一种离子源包括：等离子体室，具有在第一端壁与第二端壁之间延伸的纵向轴线；以及射频天线，邻近所述等离子体室内的等离子体，其中所述射频天线被配置成向所述等离子体提供射频能量。所述离子源可还包括端板，所述端板邻近所述第一端壁设置在所述等离子体室内，所述端板被沿所述纵向轴线在第一位置与第二位置之间致动，以调整所述等离子体的体积。通过提供可致动端板及射频天线，使得动态地控制等离子体特性成为可能，从而能够影响离子源特性，例如包括亚稳态中性粒子(metastable neutral)在内的离子物质的组成。

根据本公开的一种示例性离子源可包括：等离子体室，具有在第一端壁与第二端壁之间延伸的纵向轴线；以及射频(RF)天线，邻近所述等离子体室内的等离子体，其中所述射频天线被配置成向所述等离子体提供射频能量。所述离子源可还包括端板，所述端板设置在所述等离子体室内，所述端板被沿所述纵向轴线在第一位置与第二位置之间致动，以调整所述等离子体的体积。